P. Finkenzeller

Akustischen Reizen zugeordnete Gleichspannungsänderungen am intakten Schädel des Menschen

SummarySound evoked d-c changes (RGA = Reizkorrelierte Gleichspannungs-Antwort) were recorded with AgCl-electrodes from the intact heads of grown up human subjects and analysed with a LINC-8 Computer. The RGA were maintained during the whole duration of stimulus. They are largest at the Vertex and depend on stimulus intensity. The intensity function (relation between RGA amplitude and stimulus intensity) has been investigated and is characterised by the rising coefficient of the approximation line in dependence of the time of analysis (time of analysis starts with the beginning of the stimulus) with respect to the correlation between the approximating line and the measured data.ZusammenfassungSchallreizkorrelierte Gleichspannungsänderungen wurden mit AgCl-Elektroden vom intakten Schädel erwachsener Menschen (RGA = reizkorrelierte Gleichspannungsantwort) abgeleitet und mit einem LINC-8-Rechner ausgewertet. Die RGA sind während der ganzen Reizdauer vorhanden. Sie sind am Vertex am größten und sind von der Reizintensität abhängig. Die Intensitätsfunktion (Zusammenhang zwischen RGA-Amplitude und Reizintensität) wurde genauer untersucht und durch die Steigungskoeffizienten der Ausgleichsgeraden in Abhängigkeit von der Analysezeit (Zeitdifferenz zwischen Reizbeginn und Analysezeitpunkt) unter Berücksichtigung der Korrelation zwischen Ausgleichsgeraden und Meßwerten charakterisiert.

Reizkorrelierte Gleichspannungsänderungen der primären Hörrinde an der wachen Katze

SummarySound evoked d-c changes in the primary auditory cortex (CGA= corticale Gleichspannungsantwort) of the cat were recorded with subdural implanted Ag-AgCl electrodes and analysed with a LINC-8-Computer. The CGA were maintained for the whole duration of stimulus, they depend on the stimulus quality (e.g. tone frequency), on the level of anesthesia and on the stimulus intensity. The intensity function (relation between CGA amplitude and stimulus intensity) has been investigated. It is characterised by the rising coefficient of the approximating line in dependence of the time of analysis (time of analysis starts with the stimulus beginning) with respect to correlation. The rising coefficientn varies with the time of analysis. Whereas in the first second it varies between the values 0.7 and 0.4 it tends with increasing time of analysis to 0.3.ZusammenfassungSchallreizkorrelierte Gleichspannungsänderungen der primären Hörrinde (CGA=corticale Gleichspannungsantwort) wurden über subdurale implantierte Ag−AgCl Elektroden von der Katze abgeleitet und mit einem LINC-8-Rechner ausgewertet. Die CGA sind während der ganzen Reizdauer vorhanden, sie sind abhängig von der Reizqualität (z. B. Tonfrequenz), der Narkosetiefe und der Reizintensität. Die Intensitätsfunktion (Zusammenhang zwischen CGA-Amplitude und Reizintensität) wurde genauer untersucht und durch die Steigungskoeffizienten der Ausgleichsgeraden in Abhängigkeit von der Analysezeit (Zeitdifferenz zwischen Reizbeginn und Analysezeitpunkt) unter Berücksichtigung der Korrelation charakterisiert. Der Steigungskoeffizienn variiert mit der Analysezeit. Während er sich in der ersten Sekunde zwischen den Werten 0,7 und 0,4 bewegt, tendiert er mit wachsender Analysezeit gegen 0,3.

["Demultiplicated" neuromal dischare periodicities correlated with stimulus frequency in colliculus inferior and geniculatum mediale].

SummaryThe stimulus correlated discharge periodicities of single neurons described in the literature for all parts of the acoustic channel below the geniculatum mediale were confirmed for the colliculus inferior. Furthermore a quite different kind of discharge periodicity in the geniculatum mediale is reported. With these results structure models are given for the neuronal temporal measurement of coincidence. Finally a possibility of discrimination between intra-modality-specific and intra-modality-nonspecific processing mechanism is shown.ZusammenfassungDie in der Literatur für alle Teile der Hörbahn unterhalb des Geniculatum mediale beschriebenen reizkorrelierten Entladungsperiodizitäten einzelner Neurone wurden für den Colliculus inferior bestätigt. Darüber hinaus wird über eine ganz andersartige Entladungsperiodizität im Geniculatum mediale berichtet. Davon ausgehend werden Strukturmodelle für die neuronale zeitliche Koinzidenzmessung angegeben. Schließlich wird auf eine Unterscheidungsmöglichkeit von intramodalitätsspezifischen und intramodalitätsunspezifischen neuronalen Verarbeitungsmechanismen hingewiesen.

Die mit Mikroelektroden ableitbare Reaktion einzelner Elemente des colliculus inferior und des corpus geniculatum mediale auf akustische Reize verschiedener Form und verschiedener Intensität

SummaryTo evaluate the activity variations of single neurons as a function of stimulus intensity the discharges of single elements were recorded extracellularly with microelectrodes from colliculus inferior and geniculate mediale. As stimuli served noise bursts, tone bursts and clicks. It is found that the number of response patterns in the PST-histogramm can be classified into a few groups everyone characterized by a groundtype.1. These groups are described and the frequency distribution of 129 single elements of 9 cats is studied with regard to the classification.2. The intensity function of single elements is studied on the basis of Rankes adaptation theory and the curve is discussed.3. A simple scheme is shown to describe the relation between the intensity functions of single elements and that of element complexes.ZusammenfassungZur Ermittlung der reizintensitätsabhängigen Aktivitätsänderung einzelner Neurone wurden die durch Reizung mit Tonbursts, Rauschbursts und Clicks ausgelösten Entladungen einzelner Elemente im colliculus inferior und im corpus geniculatum mediale mit Mikroelektroden extracellulär abgeleitet. Dabei wurde festgestellt, daß die Menge der sich im PST-Histogramm präsentierenden Entladungsmuster in wenige Klassen unterteilt werden kann, die jeweils durch einen Grundtyp charakterisiert sind.Es wurden:1.Diese Klassen beschrieben und die Häufigkeitsverteilung von an 9 Katzen untersuchten 129 Einzelelementen hinsichtlich der Klassenzugehörigkeit angegeben.2.Die Intensitätsfunktion der Einzelelemente untersucht und auf der Grundlage einer von Ranke (1952) aufgestellten Überlegung deren Verlauf diskutiert.3.Ein einfaches Schema dargestellt, das den Zusammenhang zwischen den Intensitätsfunktionen der Einzelelemente und den von Elementkomplexen beschreiben soll.

Korrelationsanalyse von gemittelten und ungemittelten evozierten Potentialen

SummaryA possibility is described to determine the contribution of the single eeg-potential to the averaged evoked potential by calculation of the correlation coefficient. Application on acoustic evoked potentials including the dc-component shows that the averaged results are representative for the unaveraged potential. In addition it is possible to separate with high statistical probability single potentials with stimulus response from those without response.ZusammenfassungEs wird eine Möglichkeit beschrieben, wie mit Hilfe der Korrelationsrechnung die Beiträge der einzelnen EEG-Potentialabschnitte zu dem gemittelten evozierten Potential abgeschätzt werden können. Am Beispiel der akustisch evozierten Potentiale mit Berücksichtigung des Gleichspannungsanteils wird festgestellt, daß die gemittelten Ergebnisse als repräsentativ für das ungemittelte Potential anzusehen sind. Weiter wird gezeigt, daß es bei Kenntnis des Reizzeitpunktes weitgehend möglich ist, Potentiale mit Reizantwort von solchen ohne Reizantwort zu trennen.

Die Bedeutung der temporalen Hemmung im Bereich der akustischen Informationsverarbeitung

SummaryJust as for the forming of contrast in the optical system a lateral inhibition and facilitation of the individual sensory cell elements is necessary and evident, a temporal inhibition and facilitation must be assumed to exist in acoustic information processing. By means of interval histograms and joint interval histograms this paper shows examples of the temporal inhibition and facilitation in the specific acoustic nerve channels of a cat in the form of deviations from the pure statistical behavior of the activity of single neurons. In addition to the lack of certain spike intervals (called inhibition) and their increased appearance (designated as facilitation), particularly inhibition and facilitation of combinations of intervals are demonstrated. Finally, with regard to the appearance of diamond patterns in joint interval histograms, the possibility is discussed that some of individual acoustic nerve cells ought to be capable of analyzing harmonies.ZusammenfassungSo wie im optischen System für die Kontrastbildung eine laterale Hemmung und Bahnung der einzelnen Sinneszellelemente gefordert und auch aufgefunden wird, so muß für die akustische Informationsverarbeitung eine temporale Hemmung und Bahnung angenommen werden. In Zeitintervallhistogrammen und Intervallfolgehistogrammen dargestellt werden in dieser Arbeit Beispiele für temporale Hemmung und Bahnung in der spezifischen akustischen Leitungsbahn der Katze in Form von Abweichungen der Aktivität einzelner Neuronen vom rein statistischen Verhalten aufgezeigt. Neben dem als Hemmung bezeichneten Fehlen und als Bahnung benannten vermehrten Auftreten von bestimmten Spike-Intervallen werden insbesondere Hemmung und Bahnung von Intervallkombinationen dargestellt. Schließlich wird aus dem Auftreten von Karomustern in Intervallfolgehistogrammen die Möglichkeit diskutiert, in denjenigen Neuronen, welche solche Karomuster generieren, elektrophysiologische Korrelate für die psychoakustisch bekannte Erscheinung der „Harmonie“ in der zentralen Hörbahn gefunden zu haben.

Vibrotactile encoding of speech signals

Preliminary results of a research effort concerned with the sensory encoding of speech by humans through the vibrotactile system are described. The research involves the use of a hardware system which includes a frequency‐transformation device [see Finkenzeller, P., Habilitation Thesis, Universitat Erlangen, Erlangen, Germany (1973)] and a vibrotactile transducer which is used to present the transformed speech signal to the hand or arm. The transformation device operates on the speech signal essentially in real time and is capable of lowering the spectral content of the waveform while preserving part of the information available in the fine structure. In this paper, the transformation device and results of early speech‐discrimination experiments are described. These initial experiments have primarily involved the psychophysical measurement (using an A‐B‐X paradigm) of intelligibility of words selected from the W‐22 and Modified Rhyme Test lists. The results suggest that the utilization of appropriate spec...

The resolution of brief interaural time-difference changes: Recordings from primary auditory cortical projection field AI of the cat

ZusammenfassungDie Fähigkeit des Hörorgans zur zeitlichen Auflösung kurzzeitiger Signalveränderungen bei monauraler oder binauraler akustischer Stimulation ist nicht nur im Hinblick auf Sprachverarbeitungsprozesse von wesentlicher Bedeutung, sondern betrifft auch die Lokalisation und Selektion im akustischen Umgebungsraum. In diesem Zusammenhang werden elektrophysiologische Untersuchungsergebnisse zur Evozierung spezifischer Reizantwortmuster aus dem primären akustischen Rinderprojektionsfeld AI der Katze bei kurzzeitiger interauraler Laufzeitveränderung vorgestellt.Die verschiedenen Neuronenpopulationen, die durch unterschiedliche Plazierung zweier Ableitelektroden erfaßt werden, deuten auf signifikante Unterschiede im Hinblick auf das Zeitauflösungsvermögen hin. Während für Klickstimulation beide Elektrodenkonfigurationen deutliche Potentialmuster aufweisen, wird für eine kurzzeitige Veränderung der interauralen Laufzeit nur für eine Elektrodenanordnung ein ausgeprägtes Reizantwortmuster evoziert. Dieses ist durch eine abnehmende Erregungsamplitude bei Verkleinerung der interauralen Laufzeitdifferenz und des untersuchten Zeitintervalls gekennzeichnet.SummaryThe ability of the auditory organ to resolve brief changes in an acoustic signal presented either monaurally or binaurally is not only of great importance in the processing of speech, it is also involved in the localization of sound stimuli and in selective listening. In the latter context, the electric activity of the primary auditory cortical projection field AI of the cat has been studied with the aim of evaluating specific response patterns evoked by brief changes in interaural time difference.The differences in response of the neuron populations sampled by two recording electrodes indicate that, within this area, there are significant differences in temporal resolution ability. Whereas click stimuli elicit distinct potential patterns at the two sites, with a brief change in interaural time difference, a marked response is recorded by only one of the electrodes. This response is characterized by a decrease in amplitude as the interaural time difference is reduced and as the duration of the time-shift stimulus decreases.

Langzeitimplantation von Elektroden zur Elektrostimulation des N. acusticus im Tierexperiment

SummaryWire electrodes were implanted into the auditory nerve of four cats via the transoccipital approach. In the same session recording electrodes were fixed over the acoustic cortex. Evoked potentials were recorded after electric stimulation of the acoustic nerve and after acoustic stimulation of the contralateral ear. The level of the electrically induced responses was nearly constant for several months.Shape and latency of the potentials did not depend on the modality of the stimuli. The carefully investigated interaction of acoustic and electric stimulation showed no significant difference of both stimuli. In acoustically evoked potentials adaptation was more prominent, while in electrically evoked potentials higher amplitudes could be seen.

Grafting and electrical stimulation of the auditory nerve in cats

SummaryThe effect of implanting wire electrodes into the cochlea is limited by the deficit of nerve fibers in most diseases of the cochlea. Therefore, in a series of experiments it was tried, for the first time, to direct new outspreading nerve fibres into the afferent acoustic nerve by grafting a motor nerve to it. A second series of experiments should demonstrate the possibility of direct electrical stimulation of the eigths nerve by implanting wire electrodes via the transoccipital approach. The electrically evoked potentials, recorded at the auditory cortex, were compaired to potentials evoked by auditory stimulation. The answers to acoustic or electric stimulation showed no significant difference.